本發(fā)明涉及一種電動汽車充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)階段，我國大力推廣插電式混合動力汽車和純電動汽車，非插電式混合動力汽車已不在國家補貼范圍之內(nèi)。這樣做的原因在于，插電式混合動力汽車與純電動汽車都具有純電驅(qū)動模式，可以直接從電網(wǎng)補充能量驅(qū)動車輛行駛，行駛過程具有節(jié)能環(huán)保零排放零污染的優(yōu)點。在車輛使用過程中，充電電量由國家電網(wǎng)的充電機進行統(tǒng)計，作為收取電費的依據(jù)。

由于純電動車的架構(gòu)與非插電式混合動力汽車存在較大的差異，特別是采用電池充電的方式代替了傳統(tǒng)的加油方式，由于充電方式的改變，司機需要及時了解電動汽車的充電狀態(tài)，避免做出誤操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種電動汽車充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)，采用獨立的CAN總線架構(gòu)，讀取充電機的狀態(tài)，依照設(shè)定的提示方式，正確給出當前電動汽車的充電指示，防止司機誤判或誤操作，提高客戶產(chǎn)品體驗度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

一種電動汽車充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)，包括電源電路、CAN總線、單片機控制器、BMS電池管理系統(tǒng)和提示電路；CAN總線的一端連接充電機，用于讀取充電機的充電信息并生成報文，另一端連接BMS電池管理系統(tǒng)，用于讀取電動汽車當前的電池電量信息；CAN總線將所述報文內(nèi)容和電動汽車當前的電池電量信息發(fā)送給單片機控制器；單片機控制器根據(jù)所述報文內(nèi)容和電動汽車當前的電池電量信息，生成控制邏輯發(fā)送給提示電路，提示電路用于做出對當前電動汽車進行充電操作的允許或不允許指示，電源電路為所述單片機控制器和提示電路供電。

當對電動汽車進行充電操作時，CAN總線通過BMS電池管理系統(tǒng)實時讀取當前電動汽車充電狀態(tài)信息，并發(fā)送給單片機控制器，單片機控制器根據(jù)當前電動汽車充電狀態(tài)信息控制所述提示電路做出不同充電狀態(tài)的指示。

所述電源電路采用車載電源，并將車載電源通過電壓轉(zhuǎn)換電路降壓到5VDC輸出。

在電源電路的輸出和地之間設(shè)置濾波電路。

所述濾波電路為在車載電源的輸出設(shè)置瞬態(tài)抑制二極管D1，用來吸收車載電源電壓的突波干擾，防止車載電源異常變動。

所述瞬態(tài)抑制二極管D1與電阻R1、LDO串聯(lián)組成回路，在電阻R1和LDO之間分別并聯(lián)有一路電容C1和一路電容C2，在電阻LDO和地之間分別并聯(lián)有一路電容C3和一路電容C4。

在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置阻容濾波網(wǎng)絡(luò)，用于濾除CAN總線輸入管腳的抖動干擾。

在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置共模抑制電路，用于提高CAN總線噪聲抑制能力。

所述提示電路采用報警電路和/或LED指示電路。當所述提示電路采用報警電路時，其輸出端與負載之間設(shè)置低通濾波器。當所述提示電路采用LED指示電路時，使用功率輸出的形式實現(xiàn)對LED燈的控制。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明集成了讀取充電樁充電信息，并結(jié)合車輛狀態(tài)信息綜合判斷和光電方式提示的新方案，讀取充電樁的狀態(tài)，采用獨立的CAN總線架構(gòu)，依照設(shè)定的聲光提示方式，正確給出當前充電狀態(tài)，防止司機誤判或誤操作，提高客戶產(chǎn)品體驗度；

（2）為電源電路設(shè)置濾波電路，可以有效抑制電源電壓的各種紋波和異常電壓抖動；提高電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)的可靠性；

（3）在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置阻容濾波網(wǎng)絡(luò)，可以濾除CAN總線輸入管腳的抖動干擾；在CAN總線的輸入管腳側(cè)設(shè)置共模抑制電路，可以提高CAN總線噪聲抑制能力；

（4）本發(fā)明可防止車輛啟動時，沒有關(guān)閉充電口可能帶來的不良后果，報警和燈光提示能夠較遠距離的向司機給出明確的充電信息。

附圖說明

圖1為本發(fā)明濾波電路的拓撲結(jié)構(gòu)圖；

圖2為現(xiàn)有的感性負載瞬態(tài)沖擊圖；

圖3為現(xiàn)有的電感線束瞬態(tài)沖擊圖；

圖4為現(xiàn)有的點火開關(guān)瞬態(tài)沖擊圖；

圖5為現(xiàn)有的線束分布電容沖擊圖；

圖6為現(xiàn)有的線束分布電感沖擊圖；

圖7為現(xiàn)有的線束分布電容沖擊圖；

圖8為現(xiàn)有的拋負載圖；

圖9為本發(fā)明頻率干擾抑制曲線；

圖10為本發(fā)明尖峰電壓抑制能力曲線；

圖11為本發(fā)明干擾抑制能力圖；

圖12為本發(fā)明燈類負載的電路圖；

圖13為本發(fā)明電機負載的電路圖；

圖14為本發(fā)明壽命測試；

圖15本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16本發(fā)明的電路原理圖；

圖17本發(fā)明的原理示意圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：一種電動汽車充電信息狀態(tài)提示系統(tǒng)，包括電源電路、CAN總線、單片機控制器、BMS電池管理系統(tǒng)和提示電路；CAN總線的一端連接充電機，用于讀取充電機的充電信息并生成報文，另一端連接BMS電池管理系統(tǒng)，用于讀取電動汽車當前的電池電量信息；CAN總線將所述報文內(nèi)容和電動汽車當前的電池電量信息發(fā)送給單片機控制器；單片機控制器根據(jù)所述報文內(nèi)容和電動汽車當前的電池電量信息，生成控制邏輯發(fā)送給提示電路，提示電路用于做出對當前電動汽車進行充電操作的允許或不允許指示，電源電路為所述單片機控制器和提示電路供電。

當對電動汽車進行充電操作時，CAN總線通過BMS電池管理系統(tǒng)實時讀取當前電動汽車充電狀態(tài)信息，并發(fā)送給單片機控制器，單片機控制器根據(jù)當前電動汽車充電狀態(tài)信息控制所述提示電路做出不同充電狀態(tài)的指示。

所述電源電路采用車載電源，并將車載電源通過電壓轉(zhuǎn)換電路降壓到5VDC輸出，在電源電路的輸出和地之間設(shè)置濾波電路。

電源電路及其濾波電路主要是利用輸入的24VDC 車載電源降壓到5VDC輸出。由于車輛上用電器眾多，包含有電容性負載，電感性負載和阻性負載，同時發(fā)電機還存在有拋負載的失效模式，所以車輛的電源電壓存在各種紋波和異常電壓抖動。為防止電源電壓的異常對電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)電路的破壞損傷，提高電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)的可靠性，針對車輛電源電壓可能的異常點，選擇相對應的元器件，進行干擾濾除，能量釋放等措施。將電壓的波動抑制到電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)內(nèi)部電路可以接受的程度，我們采用能夠滿足車規(guī)要求的電容，濾波模塊，電壓瞬時吸收器件等按照設(shè)計規(guī)范，考慮到印刷電路板的EMC規(guī)定，進行設(shè)計和布局，濾波電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

具體的，如圖16所示，濾波電路可以為在車載電源的輸出設(shè)置瞬態(tài)抑制二極管D1，用來吸收車載電源電壓的突波干擾，防止車載電源異常變動。瞬態(tài)抑制二極管D1與電阻R1、LDO串聯(lián)組成回路，在電阻R1和LDO之間分別并聯(lián)有一路電容C1和一路電容C2，在電阻LDO和地之間分別并聯(lián)有一路電容C3和一路電容C4，用于吸收尖峰脈沖，保持電壓穩(wěn)定，配合LDO的使用，單片機控制器內(nèi)部的電源電壓能夠穩(wěn)定到一個良好的水平上，保證單片機控制器的良好運行。

CAN總線的輸入連接充電機，輸出連接單片機控制器，CAN總線用于讀取充電機的充電信息，生成報文發(fā)送給單片機控制器；單片機控制器根據(jù)所述報文內(nèi)容和電動汽車當前充電狀態(tài)，生成控制邏輯發(fā)送給提示電路。如圖17所示。

濾波電路主要是利用輸入的24VDC 車載電源降壓到5VDC輸出。由于車輛上用電器眾多，包含有電容性負載，電感性負載和阻性負載，同時發(fā)電機還存在有拋負載的失效模式，所以車輛的電源電壓存在各種紋波和異常電壓抖動。為防止電源電壓的異常對電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)電路的破壞損傷，提高電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)的可靠性，針對車輛電源電壓可能的異常點，選擇相對應的元器件，進行干擾濾除，能量釋放等措施。將電壓的波動抑制到電動車智能車輛信息提示系統(tǒng)內(nèi)部電路可以接受的程度，我們采用能夠滿足車規(guī)要求的電容，濾波模塊，電壓瞬時吸收器件等按照設(shè)計規(guī)范，考慮到印刷電路板的EMC規(guī)定，進行設(shè)計和布局 ，濾波電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖2至圖8為車輛在運行中可能發(fā)生的干擾波形，通過采取各種電路保護方案，我們?nèi)コ蓴_后的曲線圖如圖9至圖10所示。

我們采用利用電源電磁干擾測試儀，分項測試，利用示波器測量處理后的電壓波形，直至得到理想的電壓輸出。

電動車智能車輛充電信息提示系統(tǒng)需要實時判斷充電樁充電狀態(tài)，及時通過聲光方式給出充電狀態(tài)指示。我們在CAN輸入管腳設(shè)置了阻容濾波網(wǎng)絡(luò)和共模抑制電路，對外部干擾進行全面抑制。抑制后的曲線如圖11所示。

本發(fā)明采用單片機控制器采用單片機9S 系列MCU來實現(xiàn)，單片機具有集成度高，邏輯實現(xiàn)方便，定時器精度高，可實現(xiàn)負載控制要求。但是單片機存在有程序跑飛的風險，我們針對該失效模式，提出了可靠的解決方法：9S 系列MCU 具備防止代碼跑飛的功能，而且即使發(fā)生了代碼跑飛，它也能防止應用出現(xiàn)故障。導致代碼跑飛的原因可能是錯誤的代碼、超出規(guī)范允許范圍運行MCU、或者是嚴重的EMI 或電氣噪聲事件。從定義來看，并沒有明確指出在代碼跑飛期間會出現(xiàn)什么情況，但是由于它是超出規(guī)范運行環(huán)境而導致的，很容易破壞程序計數(shù)器，從而導致MCU 出現(xiàn)不可預測的行為。

根據(jù)定義，在代碼跑飛后，MCU 的運行是不可預測的，甚至不能相信其I/O 端口會繼續(xù)輸出可接受的狀態(tài)。這就有可能使其端口進入一種不可預測的狀態(tài)，進而導致外部硬件也進入不可預測的狀態(tài)。防止代碼跑飛的最重要的方法就是低電壓禁止功能（LVI）。當Vdd 電源降低到規(guī)定的最小值以下時，LVI 能讓MCU 保持復位狀態(tài)。盡管LVI 可以在電源故障時保護應用系統(tǒng)，但它最重要的作用還是在有意關(guān)斷電源時出現(xiàn)的瞬時狀態(tài)下提供保護。如果沒有采用某種形式的LVI，則在每次關(guān)閉電源時，代碼跑飛的可能性會非常大。當電壓下降時，有些應用可能需要將狀態(tài)信息保存到內(nèi)部或外部的非易失存儲器中。LVI 就可以用于這一用途，但應注意避免超出規(guī)范以外的運行。如果啟用了LVI，但沒有啟用復位功能，則可以通過輪詢LVI 狀態(tài)寄存器中的LVIOUT 位，來根據(jù)需要啟動信息轉(zhuǎn)移。

掉電時，內(nèi)部LVI 可以控制復位腳，但在上電過程中也要當心。內(nèi)部的上電復位（POR）電路在振蕩器啟動前（一般是在Vdd 達到2 伏的幾毫秒后），會保持復位腳為低電平，然后再持續(xù)4096 個時鐘周期的低電平。如果這段時間還不夠長，無法確保電源電壓在復位腳變?yōu)楦咂角斑_到規(guī)定的范圍，那么就需要采取措施，使復位腳維持更長時間的低電平。。掉電時，當電源電壓超出規(guī)定的范圍，內(nèi)部LVI 會拉低復位腳并且一直保持低電平，直到電源重新建立。如果采用這項功能而且運行正常，那么對電源電壓的下降時間就沒有特別的要求。這樣就允許采用電源衰減時間很長的設(shè)計，例如使用較大的存儲電容，或者掉電時系統(tǒng)的電流消耗很低。只要加在 LVI 上的電源電壓還能讓其電路正常運行，LVI 就可以在復位腳上保持低電平。如果深入觀察復位腳上的信號就會發(fā)現(xiàn)，一旦電源降得非常低，復位腳會回漂到十分之幾伏的電壓。這是正常的。這種情況只有在電源電壓已經(jīng)降得非常低（不足1 伏），不可能執(zhí)行任何代碼，也不會破壞閃存時，才會發(fā)生。根據(jù)定義，代碼跑飛就是對MCU 程序計數(shù)器（PC）的破壞。此時MCU 可能不受控制地從存儲器程序代碼區(qū)的未用地址中執(zhí)行程序，為避免可能有害的影響，應該保持在其中填充已知的安全代碼。無論代碼保存在ROM、閃存，還是在EEPROM 中，這條原則都是適用的。在ROM 應用中，唯一需要關(guān)心的是I/O 動作，以及保存在EEPROM 中的數(shù)據(jù)遭到破壞的可能性。在基于閃存的應用中，還存在代碼破壞的可能性。所有未使用的地址都應該包含一條合理而且適宜的指令。該指令可能是一個以SWI 指令結(jié)尾的NOP 序列，或者更簡單，都是SWI 指令。這么做以后，不受控地在這些地址中執(zhí)行代碼就會發(fā)生軟件中斷。然后程序員就能確定到底發(fā)生了什么意外。SWI 中斷矢量應該指向一個相應的故障處理程序。這可能是一個不給COP 置數(shù)的無限循環(huán)（見后面）、執(zhí)行STOP 的指令，或是跳轉(zhuǎn)到應用軟件的起始點。如果未采用外部看門狗芯片，就應該啟用片上COP，并在正常的代碼執(zhí)行期間定時寫入。這應該在主代碼中完成，而不是在中斷程序里做。之所以這樣推薦是因為即使主后臺任務(wù)出現(xiàn)故障，中斷也可能繼續(xù)正確進行。通過正確使用COP，能夠抓住大多數(shù)代碼跑飛的情形，而通過其它方法是無法檢測的。結(jié)合對未使用地址的適當填充，在程序計數(shù)器發(fā)生破壞的情況下，COP 能夠提供充分的復位保護。

綜述，我們采用下面的技術(shù)方案來滿足單片機抗干擾的需求：

1.啟用 LVI。在5 伏應用中，目前的LVI 規(guī)范能防止3.9 伏電壓以下的代碼跑飛，并且可以用于確保電源下降時的復位。在908KX8 或908GP32 等電壓可以低至2.7 伏的器件中，LVI 能在5 伏應用提供更好的保護。

2. 用合理的指令（如SWI）來填充應用代碼的未使用字節(jié)（ROM 或閃存）。SWI

矢量（及所有其它未使用矢量）應該編程指向相應的錯誤處理子程序。

3. 啟用 COP，并以合適的頻率清空計數(shù)器，較短的超時周期可以提供更好的保護。

4. 在基于閃存的應用中，充分啟用閃存塊保護功能。

提示電路中的功率輸出單元：根據(jù)車型需求，我們的輸出單元對應的負載有電機等電感型負載，可靠的功率輸出單元需要既能達到需要的輸出能力要求有足夠的壽命次數(shù)，我們采用繼電器良好的解決了這兩方面的要求。圖12為本發(fā)明燈類負載的電路圖；圖13為本發(fā)明電機負載的電路圖。圖14為壽命測試。

圖15所示為電動車智能車輛充電信息提示系統(tǒng)安裝在車身上的圖例，該裝置可方便的固定在車身內(nèi)部，與整車控制總線即CAN總線連接，起到安全提示功能。

芯片U2單片機控制器是電動車智能車輛充電信息提示系統(tǒng)的核心部件，程序的運行，控制各個執(zhí)行元件的順序執(zhí)行，來完成報警信息的播報和功率輸出，指示燈驅(qū)動。我們使用的外圍元件和程序設(shè)計上的冗余考慮來保證程序在任何極端狀態(tài)下的正常運行，防止程序跑飛。

電阻R6，R7,R8，二極管D7，電容C8,提供了CAN總線輸入管腳的取消抖動干擾，作為阻容濾波網(wǎng)絡(luò)。程序的多次判斷再次濾除了可能的輸入干擾。保證動作的正常執(zhí)行。

電動車智能充電LED提示系統(tǒng)的輸出主要是報警信息和LED輸出控制，我們使用了低通濾波器，報警音的清晰和足夠的分貝值。外部指示燈的控制使用功率輸出，滿足不同功率指示燈的需求。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。